linux下的动态链接库(DLL)

一、公约

1. 库的命名习惯

一个linux DLL 有三个不同名字的文件组成

soname 文件

lib + 链接库名字 + .so + .版本号

每当链接库接口改变时都递增版本号。soname 文件其实只是一个符号链接而已，指向他的real name 文件。

real name 文件

lib + 链接库名字 + .so + .版本号.次版本号.发行号

发行号是可选的。该文件包含实际代码。

linker name 文件

lib + 链接库名字 + .so

编译器以这个名字来请求指定的链接库。

当程序在内部列出所需要的链接库时，仅仅使用 soname。当你创建一个链接库时，使用 real name。安装一个新的链接库时，把它复制到一个DLL文件夹里，然后运行程序 ldconfig(8)。ldconfig 检查存在的 real name 文件，并且创建指向它的符号链接 soname 文件。ldconfig 还做一件事情就是建立 cache 文件 /etc/ld.so.cache

ldconfig 不会创建 linker name 文件，但是一般性 linker name 文件在安装链接库的时候创建。linker name 文件也只是一个符号链接，指向最新的 soname 文件或 real name 文件。建议指向 soname 文件，因为当你更新库以后，在编译器链接的时候，一般总是想使用新的库。

2. 库的放置

DLL 必须放置在文件系统的指定位置。多数开源软件遵守GNU 标准：当分发源代码的时候，库默认安装在 /usr/local/lib，命令安装在 /usr/local/bin。该标准还定义了如何重写这些默认标准以及如何调用安装程序。

Filesystem Hierarchy Standard(FHS) 规定：多数库应安装在 /usr/lib，启动时需要的库安装在 /lib，非系统库应安装在 /usr/local/lib

GNU 标准是针对开发人员的，FHS 是针对发行者的。

二、 库是如何被使用的

在基于 GNU glibc 的系统上，包括所有 linux 系统，ELF 可执行二进制文件的运行自动导致程序加载器被加载并且运行。在 linux 下，加载器是 /lib/ld-linux.so.X（X是版本号）。然后加载器搜索、加载程序所要使用的动态链接库。

被搜索的文件夹列表保存在文件 /etc/ld.so.conf 里。

在程序启动的时候搜索这些文件夹是很没有效率的，所以实际上使用缓存。ldconfig(8) 默认读取 /etc/ld.so.conf 文件，在 DLL 文件夹里创建合适的符号链接，在 /etc/ld.so.cache 里写入一个缓存。缓存大大加速了库的读取。所以，当一个 DLL 被添加、删除时，或DLL文件夹被改变时都需要运行 ldconfig 程序，当安装了一个新的 DLL 时，由软件包管理器自动运行 ldconfig。当程序启动时，装载器实际使用的是缓存。

环境变量

LD_LIBRARY_PATH
该变量里所指定的文件夹将会首先被搜索，然后才会搜索默认的 DLL 文件夹。该变量对开发和测试比较有用，但不应该为了给普通用户使用而设置。如果你不想设置该变量，在 linux 下你可以直接调用程序加载器，比如，你可以传递 PATH 参数给加载器代替该变量来运行程序：

/lib/ld-linux.so.2 --library-path PATH EXECUTABLE

不带参数执行加载器，可以得到更多帮助。但是，不要这样执行程序，仅供调试时使用。

LD_DEBUG
看名字就知道，是供调试使用的。该变量是dl*函数的开关，用来显示正在做的事情的详细信息。可以取值为：

files	显示so文件的加载顺序
bindings	显示关于符号帮定的信息
libs	显示库搜索路径的信息
versions	显示版本依赖的信息
help	使用该值运行程序将会显示可用的选项

三、创建动态链接库

首先用 -fpic 或 -fPIC 选项创建要放入 DLL 中的目标文件。使用该选项生成的代码是位置无关的代码（DLL的必要条件）。使用 gcc 的 -Wl 选项传递 soname 参数给链接器。-Wl 选项里不能有未转义的 whitespace。使用如下命令创建 DLL：

gcc -shared -Wl,-soname,your_soname \
    -o library_name file_list library_list

举个例子：

gcc -fPIC -g -c -Wall a.c
gcc -fPIC -g -c -Wall b.c
gcc -shared -Wl,-soname,libmystuff.so.1 \
    -o libmystuff.so.1.0.1 a.o b.o -lc

该例子首先创建了两个与位置无关的目标文件 a.o、b.o，然后生成了一个包含两者的 DLL。注意：-g 选项使代码包含调试信息，-Wall 选项用来产生警告，两者并不是创建 DLL 必须的，但是建议加上。

不要 strip 所生成的 DLL，或使用编译器参数 -fomit-frame-pointer，这样做将会无法使用调试器。

-fPIC 选项总是可以使用，但生成的代码比使用 -fpic 的要大。-fpic 选项生成的代码比较小、快，但是有平台相关的限制，当创建 DLL 时，链接器将会告诉你是否符合限制。

链接器还有一个有用的选项 -rpath，可以用来指定程序在运行时搜索DLL时的路径，使用 gcc 时可以这样传递参数给链接器：

-Wl,-rpath,$(DEFAULT_LIB_INSTALL_PATH)

如果你使用了这个选项，就不用考虑 LD_LIBRARY_PATH 这个环境变量了。

 

四、安装、使用动态链接库

1.安装在标准位置
最简单的安装方式是复制 DLL 到一个标准的 DLL 文件夹（/usr/lib等）并且运行 ldconfig(8)，然后手动创建 linker name 符号链接。

2.安装在非标准位置
下面的命令将会在指定的文件夹里创建适当的 soname 符号链接。

ldconfig -n directory_with_shared_libraries

然后手动创建 linker name 文件指向 soname 文件。

编译程序的时候使用 -l、-L 参数指定需要链接的库和库所在的位置。
除非使用 -rpath 参数指定过运行时库搜索路径，否则在运行时也必须指定。

比如可以使用如下命令添加当前工作目录到 LD_LIBRARY_PATH 来运行程序：

LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH  my_program

ldd 命令可以用来查看程序的依赖，例如：

ldd /bin/ls

输出的是 soname 列表